Cette étude démontre pour la première fois chez des femmes ménopausées, non- diabétiques en surplus pondéral que : (1) le nombre de lipoprotéines athérogènes est associé positivement à la sécrétion d’insuline et à la résistance à l’insuline indépendamment de l’adiposité; (2) l’activation du système IL-1β est associé positivement à la SI et à la RI indépendamment de l’adiposité; et (3) l’association entre l’apoB, la SI et la RI pourrait être dépendante de l’activation du système IL-1β. Une autre observation intéressante est que ces associations semblent être dépendantes du sexe puisqu’elles n’ont pas été observées chez des hommes d’âge et d’IMC similaires. Plusieurs recherches se sont penchées sur la RI chez cette population en lien avec le taux d’apoB en tant que facteur de risque pour le développement des MCV, mais notre étude est la première à porter sur les deux sexes, à y inclure une mesure de la SI ainsi qu’à étudier l’association entre l’apoB et l’activation du système IL-1β.
Avant de pousser l’analyse, il est important de souligner les forces et les faiblesses de cette étude. Puisqu’il s’agit d’une étude d’association, la relation de l’apoB avec la RI, la SI et l’IL-1Ra ne représente pas un lien causal, mais permet plutôt de confirmer la présence de ces relations chez l’humain afin d’élaborer des hypothèses et des mécanismes probables. Des études plus approfondies sont présentement en cours afin de mesurer les effets directs de l’apoB sur ces résultats.
La taille de l’échantillon chez les hommes, ainsi que leur distribution plus restreinte de concentrations d’apoB, limite l’interprétation, ayant pu limiter les associations qui auraient pu être présentes. Finalement, les critères d’inclusion servaient à recruter des sujets sains en surpoids ou obèses avant le développement du DT2. Il y avait exclusion de certains facteurs confondants tels le tabagisme, l’hypertension et les dyslipidémies sévères, ce qui peut avoir créé un biais de sélection pouvant limiter la généralisation des données à la population générale et peut avoir réduit le nombre de sujets ayant pu être recrutés.
Cette étude comporte aussi plusieurs forces. Malgré un nombre plus restreint d’hommes, l’inclusion des deux sexes séparément dans l’étude permet d’observer des différences qui pourraient être perdues si les hommes et les femmes étaient combinés dans un
même échantillon. L’utilisation du clamp Botnia est une grande force de l’étude, permettant la mesure de la SI et de la sensibilité d’insuline de façon concomitante, mais indépendante. La sensibilité à l’insuline et la SI sont des processus fortement associés. Les études démontrent que des changements dans l’une des fonctions entraînent une adaptation de la seconde (211). Il est donc important de mesurer les deux fonctions simultanément afin de tirer les bonnes conclusions. La SI étant inversement associée à la sensibilité à l’insuline, il est aussi important que la mesure de ces deux fonctions soient indépendantes afin d’éviter un biais dans l’analyse. L’IVGTT permet la stimulation directe de la SI biphasique par le glucose sans être modifiée par la vitesse d’absorption du glucose ou par l’effet des incrétines (207). Cette technique n’est pas standardisée pour l’utilisation comme test diagnostique en raison de l’expertise technique nécessaire, mais peut être très utile afin de permettre la comparaison à l’intérieur d’une population. Son utilisation devient particulièrement intéressante lorsqu’elle est combinée au HEIC lors du même test. Le HEIC est la technique de référence pour la mesure de la sensibilité à l’insuline chez l’humain (212), et permet la mesure directe de l’utilisation du glucose à l’équilibre à un taux d’insulinémie donné. Il est toutefois important de souligner que le HEIC comporte certaines limites puisqu’il implique l’utilisation de niveaux supra- physiologiques d’insuline à l’état d’équilibre, et requiert de l’équipement et du personnel spécialisé pour effectuer le test (213).
Les mesures de SI et de sensibilité à l’insuline auraient pu être obtenues à l’aide d’autres techniques. L’HPVO est un test simple impliquant l’ingestion d’une boisson contenant 75g de sucre; la glycémie et l’insulinémie sont mesurées au basal puis aux 30 minutes pendant 2 heures. Ce test mime mieux la dynamique physiologique du glucose et de l’insuline que le clamp Botnia. Par contre, dû aux effets des incrétines et d’autres facteurs, tel la vitesse d’absorption du glucose, l’HPVO mesure la tolérance au glucose, plutôt que la sensibilité à l’insuline. La SI et la RI ne peuvent donc qu’être estimées à partir d’indices provenant des valeurs de glycémie et d’insulinémie obtenues lors du test. Le “frequently sampled intravenous glucose tolerance test” (FSIGT) analysé par le “minimal model” est une technique plus simple et moins invasive que le HEIC. La sensibilité à l’insuline est calculée à l’aide d’un programme informatique suite à un IVGTT combinée à un bolus d’insuline. Ce test requiert tout de même du personnel spécialisé et un programme informatique dispendieux, et,
encore une fois, il ne s’agit pas d’une mesure directe de la sensibilité à l’insuline. Le test de référence pour la SI est le clamp hyperglycémique (214). Il implique l’induction d’une hyperglycémie par un bolus de glucose intraveineux qui stimule la sécrétion biphasique d’insuline. Après 2 à 3 heures, un état d’équilibre est atteint où les niveaux d’insuline varient selon la réponse des cellules-β du sujet. Par contre, ce clamp ne permet qu’une mesure indirecte de la sensibilité à l’insuline et ne peut être combiné à un autre test qui permettrait une mesure directe. Les indices de sensibilité provenant des valeurs à jeun, tels HOMA-IR (homeostatic model assessment of insulin resistance) et QUICKI, sont des tests simples et peu dispendieux, et peuvent être particulièrement utiles dans des études épidémiologiques (215). L’état à jeun représente un état d’équilibre basal où l’homéostasie du glucose est maintenue dans des niveaux normaux de sorte que les taux d’insuline ne varient pas beaucoup et la PEG est constante. Ces indices sont donc assez représentatifs de la RI hépatique, mais ne sont que des mesures indirectes et donc ne sont pas les meilleurs outils lorsque la mesure de la sensibilité est d’intérêt principal (213).
Les études de progression de la tolérance normale au glucose vers le DT2 favorisent un modèle à deux étapes. La première étape implique le passage de la normo-tolérance au glucose vers l’intolérance au glucose où une augmentation progressive de la RI entraîne graduellement l’HI. Dans la deuxième étape, l’intolérance au glucose évolue au DT2 suite à la perte progressive de la fonction des cellules β et l’éventuel déclin de la SI (216). Cette étude a examiné les différences sexuelles chez des sujets en surplus pondéral qui maintenaient des glycémies normales à l’aide de sensibilités et de sécrétions d’insuline variables (étape 1).
La première phase de SI implique un petit bassin de granules (RRP) permettant une libération rapide de l’insuline (13). La 2ème phase représente un plus grand bassin de granules (RP) qui seront mobilisées en réponse au glucose, produisant une sécrétion substantielle et prolongée. Quantitativement, la 2ème phase est plus importante, et dans cette étude représentait ~ 78% de la sécrétion totale d’insuline lors de l’IVGTT. Ceci suggère que la 2ème phase de SI pourrait avoir un impact plus important sur l'épuisement des cellules β chez des sujets obèses en bonne santé présentant une glycémie normale. C’est l’augmentation de cette seconde phase de sécrétion qui est associée aux niveaux élevés d’apoB et d’IL-1Ra prédictifs du DT2 chez
les femmes. Chez les hommes, la 2ième phase de sécrétion est de 1.6 fois supérieure à celle des
femmes, malgré un IMC et un taux de gras similaires et malgré la présence d’une association avec des niveaux élevés d’IL-1Ra, celle-ci était perdue suite à une correction pour le taux d’adiposité.
D’intérêt particulier, les résultats de cette étude démontrent pour la première fois la présence d’une différence sexe-spécifique de sensibilité et de SI et leur relation avec le nombre de lipoprotéines athérogènes apoB. Dans un premier temps, nous avons pu reproduire la relation hyperbolique entre la sensibilité à l’insuline et la RI. Cette relation n’avait été illustrée précédemment qu’à partir de données provenant d’HPVO et en ne séparant pas les deux sexes (Figure 1). En se référant à la Figure 4, on peut noter que les deux sexes semblent maintenir l’homéostasie du glucose différemment; les hommes à l’aide d’une sécrétion plus importante, tandis que les femmes auraient une plus grande sensibilité.
Nous avons démontré que la corrélation positive entre l’apoB et les indices de sécrétion/sensibilité n’existait que chez les femmes. De plus, les hommes avaient une RI et une SI supérieure à celle des femmes. Cette RI chez les hommes, est présente à jeun, reflétant la présence d’une RI hépatique, et durant le HEIC, indiquant une RI périphérique. Cette RI est compensée par l’augmentation de toutes les phases de SI, y compris l’insulinémie à jeun, permettant le maintien de la glycémie. Les taux élevés de C-peptide indiquent que cette augmentation s’explique plutôt par une SI plus importante, que par une diminution de la clairance, vu la concentration d’insuline à l’équilibre similaire chez les deux sexes. Peu d’études ont examiné la différence de sécrétion d’insuline entre les sexes. La présence d’une sécrétion plus importante chez les mâles est rapportée dans des études animales, en particulier chez des rats où les mâles avaient une SI supérieure à des femelles du même âge. Par contre, les mécanismes expliquant cette différence semblent être contradictoires. Lors de la perfusion de pancréas provenant de rats Sprague-Dawley, la deuxième phase de SI était plus importante chez les femelles que chez les mâles lorsqu’on corrigeait pour la masse du pancréas (217). Des expériences menées avec des îlots pancréatiques de rat Fischer 344 ex vivo ont démontré une SI gluco-stimulée plus importante dans ceux provenant de souris mâles (218). Ces expériences peuvent suggérer la présence de différences reliées au sexe au niveau de la structure et de la
fonction du pancréas endocrine. Finalement, il est difficile de séparer SI et sensibilité à l’insuline, la présence d’une RI plus important chez les hommes dans cette étude pourrait aussi être une explication de la SI plus élevée chez les hommes.
Des preuves existent d’une différence de sensibilité à l’insuline entre les hommes et les femmes (219). Les femmes pré-ménopausées ont une tolérance au glucose et une sensibilité à l’insuline généralement meilleure que celle des hommes du même groupe d'âge. Par contre, les études comparant les hommes et les femmes plus âgées sont moins concluantes. Certaines études observent une plus grande sensibilité chez les hommes, mesurée par l’HPVO (220), d’autre chez les femmes, mesurée par les indices à jeun et le HEIC (221;222), et certaines n’observent pas de différences entre les deux sexes après la ménopause en utilisant le FSIGT (223). Il est possible que malgré la perte de l’effet bénéfique des hormones suite à la ménopause, des effets persistants des hormones permettent aux femmes de maintenir une meilleure sensibilité à l’insuline que les hommes, possiblement via l’effet sur la distribution du TA.
À première abord, les résultats de cette étude chez les hommes semblent être en contradiction avec les études préalables démontrant une association entre l’apoB et le DT2 chez les deux sexes (21;206). Notre étude ne démontre pas d’associations de l’apoB avec les indices de sécrétion/sensibilité chez les sujets masculins. Le nombre d’hommes dans notre échantillonnage est moindre que celui des femmes; il convient donc d’être prudent lors de l’interprétation de ces résultats. Outre ce fait, l’association entre l’apoB et le DT2 chez les hommes pourrait s’effectuer par un autre mécanisme que la RI et l’augmentation de la SI, tel l’inflammation ou la dysfonction du TA (67). Finalement, d’autres facteurs dans le développement de la RI pourraient être plus importants que l’apoB chez les hommes, telle la composition corporelle et la distribution du TA comme démontré au Tableau VI.
L’accumulation régionale de TA présente un dimorphisme sexuel. Les hommes accumulent plus de gras viscéral, tandis que les femmes accumulent plus de gras sous cutané, particulièrement au niveau des hanches, et ont généralement un pourcentage de gras plus élevé. Cette tendance est bien démontrée chez nos sujets. La distribution régionale de TA est plus fortement associée à la RI que l’adiposité totale. Les données récentes suggèrent que
l’accumulation de TA sous cutané aurait un effet protecteur contre les troubles métaboliques (224). Tandis que l’accumulation de TA viscéral entraîne un plus grand risque de désordres métabolique (225;226). L’augmentation de la circonférence de hanches a été associée à une réduction du risque cardio-métabolique chez plusieurs groupes ethniques indépendamment de la circonférence de taille ou du TA abdominal (227). La circonférence de taille a été corrélée avec la SI (surtout chez les hommes), et la RI (106). Il est intéressant d’observer que les associations entre les indices de sécrétion/sensibilité et la composition corporelle ne sont pas les mêmes chez les deux sexes. Chez les femmes, la RI est associée avec le gras androïde ainsi qu’avec le rapport androïde/gynoïde, illustrant que lorsque le gras est déposé au niveau des hanches et des fesses au dépend de la région abdominale, la sensibilité à l’insuline est meilleure. Parallèlement, le gras androïde est aussi associé avec une plus grande SI chez les femmes. Chez les hommes, la distribution adipeuse ne semble pas jouer le même rôle. C’est plutôt l’adiposité sous toute ses formes (IMC, gras total, gras androïde et gras gynoïde) qui est associée à la RI et à l’HI. La forte association avec le rapport androïde/gynoïde chez les femmes, est absente chez les hommes. Il semble donc qu’un excès de TA, peu importe sa distribution, soit un facteur important dans la pathophysiologie de la RI chez les hommes.
Les mécanismes liant les niveaux d’apoB à l’augmentation de la RI et du risque de DT2 ne sont pas élucidés, mais les résultats des études précédentes, cumulés à ceux du présent mémoire, supportent l’hypothèse selon laquelle les lipoprotéines-apoB pourraient être impliquées dans l’activation du système IL-1β. Le rôle de l’IL-1β dans la pathologie de la RI et du DT2 a été discuté plus haut, mais certaines études démontrent que les lipides et les lipoprotéines-apoB pourraient avoir un rôle dans l’activation du système IL-1β. L’incubation en présence de VLDL induit l’expression de l’IL-1β par les macrophages (228). Un chargement lipidique de TG, mais pas de cholestérol, stimule la sécrétion basale d’IL-1β dans des macrophages humains (229). Par contre, dans des PBMC (lipopolysaccharide-primed human peripheral blood mononuclear cells), l’incubation en présence de cristaux de cholestérol induisait une sécrétion d’IL-1β de façon dose-dépendante (230). Finalement les LDL oxydés produisent des médiateurs pro-inflammatoires qui induisent la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires, dont l’IL-1β (231;232).
Il y a aussi des indications que l’IL-1β pourrait avoir un effet sur l’apoB. Des expériences faites avec des hépatocytes murins démontrent que l’IL-1β stimule la sécrétion de VLDL-apoB en augmentant de façon transitoire l’expression de son ARNm (233). Par contre, des résultats contradictoires ont été rapportés dans des cellules HepG2 où l’IL-1β réduisait la sécrétion d’apoB100 avec des changements (234) ou non (235) de niveaux d’ARMm. Il y aurait des indications que l’IL-1β pourrait inhiber l’activité de la LPL du TA (236), augmentant le flux de substrats lipidiques vers le foie et la formation de lipoprotéines-apoB. Il serait donc possible que les lipoprotéines-apoB et l’IL-1β soient impliqués dans un système de rétroaction positive qui favoriserait l’HI, la RI et, éventuellement, le DT2.
Cette étude n’est pas la première où nous avons observé un lien entre l’apoB et l’inflammation. Dans un premier temps, en 2006, il a été démontré que l’apoB était le premier prédicteur des marqueurs d’inflammation (CRP, IL-6, orosomucoïde, haptoglobine, anti- tyrpsine) chez des femmes ménopausées et obèses, indépendamment de l’adiposité, du cholestérol et des triglycérides (203). De plus, la diminution du taux d’apoB suite à une perte de poids était associée à la réduction de l’inflammation et à une amélioration de la sensibilité à l’insuline, indépendamment du poids perdu (204). À noter que dans cette étude, la correction pour les divers marqueurs d’inflammation n’éliminait pas l’association entre l’apoB et la RI, suggérant que ces marqueurs d’inflammation n’avaient pas la même capacité à activer la RI que le système IL-1β. L’IL-1β joue un rôle important dans l’activation de l’immunité systémique (237). Suite à son activation, l’IL-1β entraîne une cascade de signaux résultant en l’activation du NFκB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)et la production et la sécrétion d’autres cytokines pro-inflammatoires, incluant les IL-1, le TNF-α et l’IL-6 (238). Il s’agit de la première illustration d’une association positive entre l’IL-1Ra et l’apoB chez des sujets en santé. Par contre, une association similaire a été démontré en 2007 chez des patients souffrant d’arthrite rhumatoïde, une maladie hautement inflammatoire ayant des niveaux très élevés d’IL-1Ra (239).
Tous les tissus périphérique possèdent des LDLR à leur surface et expriment le complexe de l’inflammasome. L’effet de l’apoB sur l’activation de l’HI, de la RI et du système IL-1β pourrait donc agir sur tous les tissus périphériques, et plus particulièrement le
TA, les muscles et le pancréas. En lien avec le TA, nous avons rapporté en 2012 que les femmes ménopausées ayant un taux élevé d’apoB avaient une diminution de la clairance des lipides alimentaires in vivo. Un nombre élevé de lipoprotéines-apoB inhibait la fonction du TA ex vivo en réduisant l’hydrolyse des TG par la LPL ainsi que l’entreposage des AG sous forme de TG. De plus, la présence d’une quantité physiologique de lipoprotéines-apoB augmentait la prolifération des adipocytes murins en culture et inhibait leur différenciation en adipocytes matures (67). Ces effets démontrent un rôle de l’apoB dans le développement d’un TA dysfonctionnel, pouvant entraîner, entre autres, une augmentation de la production d’AGL, le stockage ectopique de lipides causant la lipotoxicité et la RI périphérique. Les adipocytes dysfonctionnels produisent aussi des quantités excessives de cytokines qui induisent l’inflammation et la RI; dont l’IL-1β (240). Le développement d’un TA dysfonctionnel pourrait être un autre mécanisme d’activation du système IL-1β chez les femmes hyperapoB.
En lien avec les cellules pancréatiques, la capacité des cellules β d’internaliser le VLDL et le LDL, a été illustrée dans des îlots et des lignées cellulaires pancréatiques (241;242). Ce qui s’explique par la présence de LDLR à la surface des cellules β (242;243). La présence de LDL entraîne une diminution de la SI gluco-stimulée dans des îlots pancréatiques humains et murins (244). Certaines études démontrent que l’ajout de concentrations physiologiques de LDL ou de VLDL natif à des îlots en culture induit, de façon dose dépendante, l’apoptose des cellules β et une réduction de la synthèse d’insuline (241;242). D’autres études indiquent que seul le LDL oxydé, et non le LDL natif, a des effets néfastes sur la synthèse d’insuline (245;246). Le LDL oxydé entrainerait l’inhibition de la signalisation d’insuline en réduisant la phosphorylation d’Akt (247). Il a aussi été démontré in vitro que les AGL pouvaient potentialiser l’effet toxique de l’IL-1β sur les cellules β (248), donc l’excès d’AGL provenant d’un TA dysfonctionnel pourrait être un lien entre l’hyperapoB et la SI via l’effet de l’IL-1β.
Au niveau musculaire, l’hyperapoB peut induire un excès de lipides intramyocellulaires. Cette accumulation de lipides dans le muscle est fortement associée à la RI périphérique (249). Les intermédiaires lipidiques tels les céramides peuvent activer les sérine/thréonine kinases qui inhibent la signalisation de l’insuline (118;250). Les céramides